集束相变换热器管内沸腾传热性能实验研究

发布时间：2017-09-09 00:13

  本文关键词：集束相变换热器管内沸腾传热性能实验研究

  更多相关文章： 集束相变换热器 沸腾 低温烟气 性能评价

【摘要】：工业锅炉是企业能源转换的重要设备,广泛存在于各种工业应用中,而锅炉排烟是造成热损失的主要原因,排烟带走的热量占全部热损失的70~80%。由锅炉排烟带走的低温烟气余热资源的回收利用是近年节能减排工作的重点。在整个低温烟气余热回收系统中,排烟温度过高与换热器的低温腐蚀成为相互矛盾、相互制约的两个因素。为了解决这一问题,本课题采用了集束相变换热器技术。集束相变换热器是在多根并联的密闭管排束构件内利用相变工质汽化潜热传递热量的装置。相变下段“蒸发段”的水吸收热量汽化成的饱和蒸汽,在一定的压差驱动下上升到相变上段,放出热量,然后凝结成液体。相变上段的饱和水经汽水分离器回到相变下段,并再次汽化。工质如此往复循环相变,完成热量从高端向低端的单向传热。本文主要研究集束相变换热器核心部分“蒸发段”的传热性能,搭建集束相变换热器开式实验系统,回收燃气轮机产生低温烟气的余热。在一个大气压下,工质蒸发温度大约为100℃,管壁温度在105℃左右,管壁温度随工况的改变变化很小,壁温控制在酸露点以上,因此该系统能有效防止低温腐蚀。实验结果表明,管内流动沸腾时,在过热度4~10℃范围内,沸腾换热系数随着热流密度的增加而增大,拟合出的管内流动沸腾换热系数公式为h=0.39×q0.89×p0.15(15000q35000)。在相同实验条件下,本实验得到的整体换热系数与管内单相对流换热实验的结果相比提高了10~20%。对云南某烟厂尾部烟气余热利用进行改造,在增加集束相变换热器余热回收装置后,排烟温度从170℃降低到140℃,每年可回收热量1075MJ,减少蒸汽耗量15t,年节省标煤222t,折合人民币362000元,投资回收期为22个月。同时每年可减少CO2排放量449.7t,减少SO2排放量26.6t。由此可以看出,集束相变换热器在余热回收系统的应用是一项值得推广的节能减排措施,能产生较大的经济和环境效益,这既响应了国家的能源政策,又减少了污染物的排放。
【关键词】：集束相变换热器 沸腾 低温烟气 性能评价
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 符号8-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 低温烟气余热10-14
• 1.2.1 热管技术11-13
• 1.2.2 冷凝锅炉13-14
• 1.3 集束相变换热器研究现状14-17
• 1.4 沸腾换热研究概述17-20
• 1.5 研究内容20-21
• 2 烟气余热回收实验方案21-32
• 2.1 实验原理和方法21-22
• 2.2 实验装置22-25
• 2.2.1 燃气轮机22-23
• 2.2.2 烟气余热换热器23-25
• 2.3 实验系统设计25-26
• 2.4 数据采集26-28
• 2.4.1 温度采集26-27
• 2.4.2 流量测量27-28
• 2.4.3 实验测量仪器汇总28
• 2.5 实验步骤28-29
• 2.5.1 管内沸腾实验28-29
• 2.5.2 单相对流换热实验29
• 2.6 实验误差分析29-31
• 2.6.1 测量误差分析29-30
• 2.6.2 温度、压力和流量的测量误差30-31
• 2.7 本章小结31-32
• 3 实验结果与分析32-45
• 3.1 实验数据32-35
• 3.1.1 管内沸腾换热32-33
• 3.1.2 管内单相对流换热33-35
• 3.2 热平衡计算35-40
• 3.2.1 自然对流热损失35-37
• 3.2.2 热平衡分析计算37-40
• 3.3 沸腾换热分析40-41
• 3.4 单相对流换热与沸腾对流换热性能对比41-43
• 3.5 本章小结43-45
• 4 工程应用45-53
• 4.1 工程背景45-47
• 4.1.1 工程概况45-46
• 4.1.2 酸露点计算46-47
• 4.2 换热器设计47-50
• 4.2.1 对流换热系数的计算49-50
• 4.2.2 换热面积的确定50
• 4.3 经济性效益50-52
• 4.4 环境效应52
• 4.5 本章小结52-53
• 5 结论53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-57

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 柴立和,彭晓峰,王补宣;沸腾传热基础理论的拓展[J];工程热物理学报;2000年05期

2 侯玲,宋永吉,刘天庆;添加剂对乙二醇-水溶液沸腾传热的强化[J];化学工业与工程;2000年06期

3 董兆一,淮秀兰,赵耀华;超急速爆发沸腾传热的实验与理论研究[J];工程热物理学报;2003年04期

4 肖泽军,陈炳德,贾斗南;微重力下沸腾传热研究进展[J];核动力工程;2003年05期

5 李春辉,王补宣,彭晓峰;添加铁磁性微颗粒对沸腾传热的影响[J];热科学与技术;2003年01期

6 吴伟,杜建华,林旭平,王补宣;多孔表面新型复杂结构优化沸腾传热的实验研究[J];热科学与技术;2003年01期

7 苏顺玉,黄素逸,王晓墨;环形狭缝中沸腾传热特性的研究[J];工程热物理学报;2004年03期

8 沈正维,王军,沈自求;沸腾传热的分形学分析[J];热科学与技术;2004年04期

9 谭华玉;高春阳;刘立新;;多孔表面的制造方法及其强化沸腾传热效果的比较[J];流体机械;2006年01期

10 李洪亮;柳坤;许艳芳;;惰性粒子对水沸腾传热强化的实验研究[J];化学工程;2010年07期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 孙海阳;钱才富;张智;赵福臣;杨开远;王凤君;;不同厚度铝喷涂管沸腾传热的实验研究[A];全国第四届换热器学术会议论文集[C];2011年

2 赵红霞;韩吉田;徐永田;邵莉;王美霞;;强化沸腾传热表面的研究进展[A];第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集[C];2008年

3 孔超;田瑞峰;谭思超;;矩形窄通道内流动沸腾传热特性计算模型评价[A];中国核科学技术进展报告（第二卷）——中国核学会2011年学术年会论文集第3册（核能动力分卷（下））[C];2011年

4 赵建福;万士昕;;微重力沸腾传热研究:现状与展望[A];中国空间科学学会第七次学术年会会议手册及文集[C];2009年

5 刘佳;阎昌琪;李勇;;竖直管束大容积沸腾传热的研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第3册）[C];2009年

6 许建俊;华泽钊;刘宝林;傅行军;;平板在过冷液氮中的淬冷沸腾传热的实验研究[A];第四届全国低温工程学术会议论文集[C];1999年

7 宋永吉;任晓光;蒋英杰;程刚;;纳米结构超疏水表面的沸腾传热[A];2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集[C];2006年

8 刘明言;姜峰;强爱红;李修伦;林瑞泰;;气液固三相流自然循环沸腾传热可视化研究[A];中国颗粒学会2002年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议论文集[C];2002年

9 李铁凤;任晓光;宋永吉;程刚;;池沸腾传热强化及阻垢研究[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 苏顺玉;环状狭缝通道流动沸腾传热的理论及实验研究[D];华中科技大学;2005年

2 周述璋;多孔结构的烧结成型机理及沸腾传热性能[D];华南理工大学;2014年

3 陈海波;汽油机固—液耦合及沸腾传热研究[D];吉林大学;2009年

4 傅松;缸盖冷却水套内沸腾传热特性的研究[D];山东大学;2010年

5 李倩侠;替代制冷工质在强化管外的冷凝与沸腾传热研究[D];华南理工大学;2012年

6 崔文智;三维微肋螺旋管内流动沸腾传热与流型[D];重庆大学;2003年

7 唐彪;表面纳米多孔结构制备及其强化沸腾传热性能研究[D];华南理工大学;2013年

8 夏春林;窄通道内自然对流沸腾传热[D];清华大学;1990年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 雷冬旭;气缸盖冷却水腔内过冷沸腾传热多相流数值模拟基础研究[D];大连理工大学;2015年

2 李聪辉;集束相变换热器管内沸腾传热性能实验研究[D];重庆大学;2015年

3 宋鹏飞;微纳多孔表面的制备及其沸腾传热性能的实验研究[D];南京理工大学;2012年

4 李勇;非能动余热排出换热器沸腾传热强化特性实验研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

5 王冠雄;汽油机水套内过冷沸腾传热的影响因素分析及模拟计算[D];吉林大学;2013年

6 刘永;冷却水腔内沸腾传热与缸盖工作状态仿真[D];山东大学;2007年

7 张猛;沸腾传热高效管壳式换热器设计研究[D];华东理工大学;2013年

8 梁祥飞;竖直矩形窄缝内饱和流动沸腾传热[D];重庆大学;2004年

9 邓君;微细通道内饱和流动沸腾传热特性分析[D];华南理工大学;2013年

10 杨扬;汽液固三相流动沸腾传热系统的非线性建模研究[D];天津大学;2005年

，

本文编号：817149